proposées expérimentalement (mesures de performance), et d'autre part, de comparer nos
solutions avec d'autres approches de la littérature.
Le couplage des techniques de coordination réactive et d'optimisation constitue une
démarche originale dans le cadre de la régulation du trac de véhicules autonomes. Elle
permet de ne pas se limiter à des mécanismes purement réactifs mais à intégrer des
processus d'optimisation tout en gardant l'hypothèse de localité.
Synthèse de notre approche
Dans cette thèse, nous cherchons à développer des traitements locaux avec des
commu-nications limitées pour améliorer le trac des véhicules autonomes. Ces traitements sont
obtenus en intégrant une optimisation locale (spatialement) aux systèmes multi-agents
réactifs. Cette démarche nous conduit à distinguer deux types d'optimisation en fonction
de la nature du problème traité : (i) l'optimisation de la prise de décision des véhicules,
et (ii) l'optimisation des paramètres du trac des véhicules autonomes. An d'observer et
de comprendre le fonctionnement des algorithmes proposés dans un tel système complexe,
nous développons des scénarios de trac et évaluons empiriquement les performances des
algorithmes selon diérents critères d'optimisation. Enn, notre démarche est d'étudier
des problèmes de complexité croissante tout au long la thèse. Ils correspondent à trois
niveaux diérents d'interaction : la coordination locale entre véhicules voisins, le
croise-ment de véhicules au niveau d'une intersection, et la régulation d'intersections dans un
réseau.
1.4 Plan de la thèse
Le présent mémoire s'articule en deux grandes parties. La première partie s'intéresse au
problème du partage d'une voie par deux ux opposés de véhicules autonomes. Puis, dans
la deuxième partie, nous étendons notre étude à des cas plus génériques et complexes de
gestion d'intersections dans un réseau de transport.
Partage d'une voie par deux ux de véhicules
Dans la première partie de cette thèse, nous commençons par étudier un sous-problème
du trac. Nous considérons une route à double sens où, soudainement, une des voies
est bloquée, par exemple par un véhicule tombé en panne, obligeant alors les véhicules
des deux sens à partager la seule voie libre. Cette situation est posée comme le problème
générique du partage d'un espace commun entre deux les d'agents mobiles de tailles nies
ou innies. Notons que ce problème de partage d'une route entre deux les de véhicules
est équivalent à celui de la gestion d'un carrefour, mais sans feux tricolores. Ces problèmes
de gestion des intersections sont traditionnellement étudiés en recherche opérationnelle et
en théorie des les d'attente.
Chapitre 1. Introduction
Dans le chapitre2, nous présentons une étude bibliographique sur les travaux proposant
des comportements permettant d'assurer le trac dans ce type de situation. Cette étude
montre qu'il n'y a pas beaucoup de travaux (surtout dans le cadre de l'intelligence
arti-cielle) proposant des comportements de véhicules permettant d'assurer le trac, sur une
même route, de les de véhicules opposées.
Dans le chapitre3, nous proposons deux approches reposant sur des règles de
coordina-tion simples, et qui requièrent une communicacoordina-tion limitée entre les véhicules en tête des
deux les. L'avantage de ces approches est la décentralisation complète du modèle car il
n'existe pas de mécanisme centralisé qui gère l'ensemble des véhicules. Nous cherchons,
ici, à assurer le trac simultané des deux les par le partage d'une voie, tout en minimisant
le retard des véhicules par rapport à leur plan initial.
Pour décrire le comportement des agents de ces stratégies réactives, nous proposons un
modèle de l'environnement et un modèle d'agents. Nous avons implémenté ces stratégies
dans un simulateur permettant leur analyse et leur comparaison. Diérents scénarios de
trac sont analysés et l'étude expérimentale montre la capacité de l'une des stratégies à
réduire les retards.
Optimisation de la circulation dans un réseau de transport
Dans les systèmes de transport réels, les congestions sont générées aux intersections des
routes, c'est à dire dans les parties de l'espace qui doivent être partagées par les véhicules.
La plupart des approches proposées forcent l'arrêt des véhicules à ces intersections.
Dans la deuxième partie de cette thèse, nous explorons une nouvelle façon d'aborder
ce problème. Nous adoptons une démarche inverse à l'existant en visant le passage des
véhicules aux intersections sans les arrêter.
Dans le chapitre 4, nous présentons une étude bibliographique sur les systèmes de
gestion d'intersections dans les réseaux de transport. Nous mettons en avant les grandes
dimensions selon lesquelles ces systèmes se distinguent en insistant sur les diérentes types
d'algorithmes utilisés.
Dans le chapitre5, nous proposons une modélisation du problème et un outil de
simula-tion que nous utilisons dans le cadre de cette deuxième partie pour analyser les approches
développées.
Dans le chapitre 6, nous proposons une approche originale pour la gestion d'une
inter-section, en permettant aux ux de véhicules de passer sans s'arrêter. L'idée développée
consiste à faire passer alternativement, et sans interruption, les véhicules de chaque route
avec une inter-distance susante de manière à éviter les collisions.
Plus précisément, nous dénissons une approche introduisant un agent contrôleur à
chaque intersection qui synchronise le passage des ux de véhicules entrants à une période
pré-calculée. Cette durée dépend de la géométrie de l'intersection (dont l'angle formé par
les deux routes). Le rôle de cet agent contrôleur est de modier la vitesse des véhicules, à
l'entrée de chaque intersection, pour leur permettre de se croiser.
1.4. Plan de la thèse
Dans le chapitre7, nous étudions la façon d'optimiser le trac globalement, c'est-à-dire
au niveau d'un réseau d'intersections. Une approche commune consiste à utiliser les feux
de signalisation classiques synchronisés, à savoir, des feux de circulation qui partagent tous
la même longueur de cycle (temps nécessaire pour un cycle de feux de circulation), et dont
les déphasages (phases de ces signaux périodiques) sont choisis de manière à favoriser les
ondes vertes. Ils permettent à la plupart des véhicules d'éviter l'arrêt s'ils respectent une
certaine vitesse. Le problème de ce type d'approche est qu'elle n'est pas adaptative, ni
conçue pour des véhicules autonomes.
Nous développons ici une nouvelle approche pour les véhicules autonomes et nous
l'é-valuons empiriquement en tenant compte de divers paramètres entrant en jeu, tels que
le débit de véhicules ou le rayon d'action des agents contrôleurs. Les résultats montrent
que notre approche, dans laquelle les véhicules n'ont pas besoin de s'arrêter aux
intersec-tions, améliore considérablement la circulation en utilisant simplement des intersections
indépendantes.
Enn, nous dressons dans le dernier chapitre un bilan des travaux présentés et leurs
perspectives.
Première partie
Partage d'une voie par deux les de
véhicules autonomes
Introduction
Dans cette première partie de la thèse, nous nous attaquons au problème général du
partage d'un même espace par un ensemble de véhicules autonomes, tels que ceux
envis-agés dans des environnements de transport automatiques (plate-forme portuaire
3, etc.).
Dans de tels systèmes les véhicules reçoivent des plans de route à suivre pour transporter
des marchandises. Ces systèmes sont ainsi très sensibles aux retards/conits locaux car
ils peuvent impacter tous les véhicules ayant une route passant par ce conit localisé.
Ainsi, nous avons considéré comme cas d'étude une route à double sens où, soudainement,
une des voies est bloquée, par exemple par un véhicule tombé en panne, obligeant alors
les véhicules des deux sens à partager la seule voie libre. Cette situation généralise le
problème du partage d'un espace commun entre deux les d'agents mobiles de tailles
nies ou innies.
Dans le premier chapitre de cette thèse, nous présentons une étude bibliographique
généraliste sur le problème du partage d'un espace commun entre deux les de véhicules
autonomes. Nous notons que ce problème n'a pas été beaucoup étudié dans la littérature.
Dans le deuxième chapitre, nous proposons deux approches reposant sur des règles de
coordination simples, lesquelles requièrent une communication limitée entre les véhicules
de tête des deux les. Nous visons, ici, à assurer le trac simultané des deux les par le
partage d'une voie, tout en minimisant le retard des véhicules par rapport à leur plan
initial.
Chapitre 2
État de l'art sur le problème du
partage d'une voie
Sommaire
Dans le document
Coordination locale et optimisation distribuée du trafic de véhicules autonomes dans un réseau routier
(Page 27-35)